整個產(chǎn)品設計過程中琐驴，采用了自上而下的設計流程困煤，大大提高了工程師設計的水平和效率谒绍，結構件使用驗證優(yōu)化功能使投入成本減少了10%以上尺果，三維布管功能使得液壓管路系統(tǒng)縮短設計周期30%以上捻奉。Inventor軟件在整個項目的實施加快了產(chǎn)品推向市場銷售的步伐，顯著提升了產(chǎn)品的經(jīng)濟效益捌秩。

-趙殿華

履帶式平板運輸車項目負責人

泰安泰山工程機械股份有限公司

圖片由泰安泰山工程機械股份有限公司提供

泰安泰山工程機械股份有限公司九站，位于山東省泰山東麓委鸯，是集科研、開發(fā)屋骇、生產(chǎn)菲国、服務為一體的科技型股份制企業(yè)。公司是吊管機殷彰、全液壓移動電站射屿、履帶吊等管道施工裝備機械的專業(yè)生產(chǎn)廠家，主導產(chǎn)品有“岱峰”牌DGY10－90型全液壓履帶式吊管機哺肘、濕地型吊管機殴胧、多功能吊管機、履帶式起重機佩迟、管道鋪填機溃肪、多功能焊接車、全液壓移動電站和輪式挖掘機等音五。其中“岱峰”牌履帶式吊管機被國家科技部、國家質(zhì)檢總局等五部委聯(lián)合命名為“國家級重點新產(chǎn)品”羔沙。公司自主創(chuàng)新研制的國內(nèi)最大的DGY90型履帶式吊管機經(jīng)過權威鑒定躺涝，填補國內(nèi)空白，達到國際先進水平扼雏。

一坚嗜、設計面臨的四大問題

設計，是將思考變?yōu)閷嶋H產(chǎn)品的整個過程的活動诗充， 是將想法實物化而制定數(shù)據(jù)苍蔬、資料的工作。

一般蝴蜓，設計者的思考過程是按照機能→機構→構造的順序展開碟绑。具體流程是按照方案圖→計劃圖→零件圖→組裝圖的順序進行。構成機械全體功能榛舍，由若干種基本功能溃杖，按照一定規(guī)則組合在一起。

作為工程機械生產(chǎn)企業(yè)耽慌，如何更快卢圈、更好的實現(xiàn)設計過程，從而制造出外形美觀辅任、性能優(yōu)良借衅、易于維修且成本節(jié)約的設備，無疑是一項復雜的系統(tǒng)問題立漏。需要解決以下主要問題：

1鹊属、設計的必要性如何確定

設計某種機械冶媚。需考慮的問題有：有無制造必要？如何制造婉劲？具有什么功能太迈？機構、材質(zhì)便锨、尺寸围辙、加工方法如何？能否組裝放案？力和強度是否滿足姚建？能否搬運？能否拆卸吱殉？操縱如何掸冤？舒適性怎樣？維修保養(yǎng)是否方便友雳？安全性如何稿湿？成本、人工是否經(jīng)濟押赊？有沒有需要考慮的其他制約因素饺藤？與相關法律法規(guī)政策是否相互抵觸？

這就是“設計的必要性”問題流礁，是設計逐漸具體化的過程涕俗，直接影響到設計成敗。而且神帅，這個過程復雜程度高山堵，涉及到多行業(yè)和多學科。這個過程几菲，好似雕刻家在雕刻一幅作品硅决，將原材料上不需要的部分剝離，作品就自然的展現(xiàn)出來杉唇。

2猫乃、如何提高設計速度

一個產(chǎn)品，從設計铣才、制造到工業(yè)性試驗责祥，如果花費過長的時間，那么等到最終產(chǎn)品出來旱樊，市場可能已經(jīng)被別人搶去壳坞，甚至已經(jīng)沒有了市場。
用戶從經(jīng)濟效益的角度出發(fā)述茂，一般情況下不會等待太長的時間搂瓣。如果不能夠盡快地滿足他們的需求雷鸟，他們就會轉向其他公司，或者尋求其他的解決方案氢拥。即便等待蚌铜，等最終產(chǎn)品生產(chǎn)出來，他們也會提出更多更新的使用要求嫩海。這樣冬殃，前期投入了大量人力物力設計制造出來的設備，就很有可能成了一堆廢銅爛鐵叁怪。

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在這個快魚吃慢魚审葬，靈活小批量設計為主，且強調(diào)對市場機會和客戶需求作出快速反應的時代奕谭， 如果企業(yè)的設計速度達不到客戶的要求涣觉，后果會是相當嚴重的。為了達成快速設計制造的目標血柳， 設計人員提升業(yè)務水平是一方面官册，更為行之有效的是企業(yè)為設計人員選擇一款真正實用、高效和全面的三維實體設計軟件难捌。

3膝宁、設計合理性、準確性捣柿、可引用性及完整性如何得以保障

具體的設計過程中，基準應清楚拘挡、直觀疚都，形狀和位置尺寸應易于修改、更新掌社，零部件可以重復引用哥笤，零部件特性參數(shù)應完整。這些簇茉，對于一個完整的設計過程都是必不可少的协悼。在以往的二維設計中，基準往往是以點和線的形式存在哈寂，不能夠給設計者以直觀表現(xiàn)残昔，很有可能造成設計者在設計過程中出現(xiàn)選擇基準不合理等情況發(fā)生。形狀佑茴、位置物即、尺寸一旦確定，檢查和修改起來特別不方便键闺，設計者時常需要憑借記憶返回到某個設計點重新進行設計寿烟。而且澈驼，二維設計的零件，往往不能夠方便地應用到其他視圖中去筛武，且無法實現(xiàn)自動的剖切圖樣缝其。另外，零件的表達僅僅用線條表示徘六，其他如材質(zhì)内边、重量等一系列重要參數(shù)信息都無法表示。更談不上緊固件硕噩、結構件假残、動力傳動部件等的自動生成。4

工程圖的快速更新和輸出炉擅、數(shù)據(jù)管理與溝通辉懒、后續(xù)數(shù)據(jù)支持、格式的轉換等問題

設計完成后谍失，二維工程圖能否從三維模型方便的輸出眶俩、更新，數(shù)據(jù)的管理和溝通是否容易實現(xiàn)铝比， 后續(xù)所需的圖樣及數(shù)據(jù)表格能否方便地獲得荠补，能否實現(xiàn)多種格式的轉換以便于交流合作。

對于以往的二維設計穷筒，這些都是非常耗時的工作宁线。如果能夠統(tǒng)統(tǒng)加以解決，就能夠?qū)⒃O計者從繁重的設計工作中解放出來弦撤，使他們有更多的時間去接觸用戶和深入生產(chǎn)一線僻一，以便做出快速的設計改動。

二鼠基、Inventor在全液壓履帶式平板運輸車設計中的應用成效

考慮到以上設計中的問題和難點冀肆，公司對幾家主要的三維設計軟件進行了考察和比較。最終由于Autodesk Inventor在界面假怔、圖形顯示凄恤、運算速度、庫文件集成和工具模塊集成等方面所表現(xiàn)出的突出優(yōu)勢怕收，公司決定選擇使用Autodesk Inventor作為重要產(chǎn)品——全液壓履帶式平板運輸車的設計軟件嘿辟。
設計產(chǎn)品概況：全液壓履帶式平板運輸車，是我公司在廣泛吸收國內(nèi)外同類產(chǎn)品先進技術基礎上片效，研發(fā)的全新施工運輸機械仓洼。選用康明斯柴油發(fā)動機，360°連續(xù)全回轉隨車起重機，及自行制造的專用全液壓履帶運輸?shù)妆P色建，液壓系統(tǒng)選用國際名牌配套哺呜。本設備適用于低接地比壓地區(qū)以及江南水網(wǎng)地帶的野外建設施工，集運輸箕戳、吊重及搭載多種功能部件等功能于一身某残，一機多能。

該設備行走底盤陵吸、履帶中心距和接地長度增大玻墅， 通過性能良好，適應在低接地比壓地區(qū)施工作業(yè)壮虫。中間為加強型鋼架連接澳厢，抗扭強度高，履帶張緊度方便可調(diào)囚似。隨機配置性能先進的360度全回轉伸縮臂起重機姊康，工作范圍廣，起重能力強幌蹈。本機還可隨機配備發(fā)電機組碎瓢、空氣壓縮機等多種施工設備。

1項目準備階段

項目論證完畢后转迷，確定了產(chǎn)品方案草圖戴仁。此時， 基本確定了所開發(fā)產(chǎn)品的外形尺寸及各功能部件組成乞易。
下面根據(jù)設計要求贱僚，研發(fā)項目組著手對發(fā)動機、聯(lián)軸器毕蠢、齒輪箱吝沃、液壓泵、液壓閥魏刘、隨車起重機等主要功能部件初步選型俐逛，并利用Inventor軟件完成三維造型乙淡，然后進行主要傳動部件的模擬裝配绊含，確定空間位置的同時也確保各部件之間接口的正確。

在這個階段炊汹，Autodesk Inventor三維軟件躬充，幫助設計師在最短的時間內(nèi)創(chuàng)建了數(shù)字樣機，并利用數(shù)字樣機來驗證想要設計的功能讨便。工程師在制造真實樣機之前充甚，就可以容易地發(fā)現(xiàn)設計過程中的錯誤。Autodesk公司作為AutoCAD軟件的開發(fā)者，非常了解機械產(chǎn)品設計的過程伴找，并一直致力于研發(fā)出更為優(yōu)秀的系列化軟件盈蛮，使得三維設計更加簡便。

2方案審查階段

第1階段完成后技矮，由公司出面組織方案審查會抖誉。召開方案審查會時，通常會邀請設備最終用戶衰倦、研發(fā)項目組及公司內(nèi)相關部門負責人參加袒炉。
之前提到，設計人員通過使用Inventor軟件验恕，在實際機器未完成的情況下思早，就完成了對零件和裝配的構思和功能設計驗證，組成較為詳盡的三維方案裝配圖梅砰。在方案審查會上包萧，研發(fā)項目組利用Inventor軟件卓越的圖形顯示功能，將初步完成的設計驗證結果和使用Inventor生成的運動仿真錄像坪逃，結合裝配位置表達轰弥，將不同機構運動位置評估設計結果，直觀地展現(xiàn)在用戶及公司決策者面前咬钝。Inventor在用戶界面簡單杀铆、三維運算速度和著色功能方面有突破的進展。使用Inventor哈堵，可以利用運動仿真抚袁，模擬產(chǎn)品真實的運動狀況，減少樣機試驗的時間和成本比荡，并可通過應力分析研究零件在載荷下的變形等狀況多尺。只有全面分析和掌握了這些重要的信息和資料， 才能夠保證設計在預想的軌道上進行下去嘱巾。實際上憨琳，通過這個方案審查過程，Inventor已然實現(xiàn)了將設備最終用戶拉入到產(chǎn)品前期設計中來的可喜成績旬昭。因為對于設備的將來篙螟，最終用戶比設計人員有更優(yōu)先的話語權。設計的成敗问拘，在方案審查會后已然可以得出準確的判斷遍略。簡言之，通過使用Inventor軟件骤坐，無論是設計者绪杏、投資者還是最終用戶對設備本身的絕大多數(shù)特性都做到了“心中有數(shù)”，并對產(chǎn)品的優(yōu)缺點提出了重要的建議和意見。這樣蕾久，會極大地規(guī)避以下風險：

• 樣機制造后势似，設計者、投資者和用戶三者之間僧著，對產(chǎn)品本身的外觀和性能產(chǎn)生較大分歧叫编，設計存在硬傷。

• 設備在制成后遭到反復侄俐、嚴重的整改那赘。

3細化設計階段

設計結果通過審查后，項目組繼續(xù)利用Inventor三維設計軟件呆埃，著手將前期設計作進一步的細化設計朦我。

主要包括如下。

（1）動力傳動裝置的設計

結合必要的設計計算视片，進行發(fā)動機水箱袜娇、發(fā)動機減震座、齒輪箱安裝座及燃油箱等的設計赢凫。確定發(fā)動機空氣濾清器及消聲器的安裝位置和具體安裝方式输跑，然后選定各水管、進氣管样矢、排氣管等發(fā)動機附件的規(guī)格型號营将，與配套廠家進行協(xié)調(diào)。如何精確地確定各水管那岁、進氣管等管件的長度冗美， 一直是一個比較有難度的問題。使用Inventor后析二， 確定起來就得心應手了很多粉洼。Autodesk Inventor三維可視化的設計加上卓越的著色顯示，讓設計者思路更加清晰叶摄，幫助設計者少犯錯誤属韧，提升了設計質(zhì)量。

（2）液壓系統(tǒng)及液壓傳動系統(tǒng)的設計

液壓工程師根據(jù)設計要求蛤吓，合理設計液壓系統(tǒng)宵喂。正確選擇液壓泵、液壓閥和行走液壓馬達柱衔。根據(jù)所選泵樊破、閥愉棱、馬達型號及安裝要求唆铐，利用Inventor 軟件設計液壓油箱、各泵安裝法蘭、功能閥座及馬達安裝座等艾岂。具體包括：吸油顺少、回油濾清器的安裝設計，液位計的安裝設計以赤，換向閥組的安裝設計磕裂，各溢流閥、分流塊等單個功能閥塊的安裝設計劣饺，齒輪箱接口的進一步細化設計等印姑。根據(jù)Inventor軟件所呈現(xiàn)的整車空間布置，設計人員可以方便地對所選各液壓元件在空間上進行合理的布置契片。對于使用液壓傳動的工程設備制造企業(yè)來說狮贪，Inventor的三維布管功能是非常有用的。在Autodesk Inventor中汛欺，設計人員在完成各液壓件的空間布置后尾杆，可以選擇一個起點、一個終點和任意數(shù)量的中間點定義管路琉语，來快捷的創(chuàng)建和修改管路狗丙。三維裝配發(fā)生更改時，管路也會隨之自動更新密哈。 管路的位置可以通過使用三維草圖工具暇昂，對管路進行精確控制。Autodesk inventor還為設計者提供了豐富的管件庫伴嗡，設計師可以從中選取正確的管件话浇，然后進行放置。這樣闹究，軟件幫助設計者提高了設計質(zhì)量幔崖，保障設計者能順暢地組織零件，避免了繁雜的搜索過程渣淤。配件庫不僅為設計師提供了常用的如GB赏寇、ANSI、DIN价认、ISO嗅定、JIS等配件、管道和軟管等多種標準用踩，還允許軟件使用者在庫中添加或者編輯管件的屬性渠退，包括現(xiàn)有零件編號以及用于管理配件、管道和其他標準件的文件名脐彩。 通過三維布管的方法论艰，系統(tǒng)所需的標準和非標液壓管件吠败、接頭、硬管勇袋、軟管得以在設計過程中進行空間三維布局镇轿，不用像以往那樣，等樣機制造得差不多了再去確定液壓管路淑助。這樣斟彻，就大大節(jié)省了樣機的制造時間，為企業(yè)搶得市場先機提供了有利幫助光稽。

（3）上車架粟辛、行走車架的設計

根據(jù)設計輸入，利用Inventor軟件也拳，進行上車架十碗、行走車架的細化設計。

在行走車架部件總成下左右履帶架的設計中舅洋，已知接地比壓要求汉惫，及行走液壓馬達、四輪一帶著摔、張緊裝置等的外形及接口參數(shù)缓窜，要求設計左右履帶架。 以往谍咆，在創(chuàng)建零件和裝配模型之前禾锤，設計師無法做到對不同的結構方案進行有效的評估。而通過使用Inventor 的草圖環(huán)境摹察，可以像使用二維布局一樣快速表達設計構思恩掷。使用幾何約束功能與草圖修改工具，并結合顏色和線型的設置供嚎，可以更好地表達設計構思黄娘。最終，利用陣列克滴、鏡像逼争、旋轉、衍生零部件等功能劝赔，方便誓焦、快速、準確完成了履帶架的設計诸痢。

設計過程中怕猖，應力分析模塊的使用，給設計者提供了非常有價值的參考信息斜回。設計師能夠通過更改草圖或約束簇寻，使整個設計得到及時更新掸阶。過盈分析、接觸識別帘既、設計醫(yī)生等多種手段，也在最大程度上確保了設計的準確儡绩。

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（4）引擎罩顷敞、保護罩、防護板等鈑金件的設計Inventor的鈑金設計鹿磁，其功能比較齊全蒜吱。所有鈑金實際中的應用，Inventor都可以完成骆喉。設計師可以輕松地設計出所需的鈑金樣式诚凰，并輕松獲得所需要的展開下料圖。

（5）設計信息輸出階段

在本階段哀澈，具體的設計宣告完成牌借。設計者可根據(jù)需要，運用Autodesk Inventor所完成的所有設計信息割按，方便地將工程圖膨报、展開圖、應力分析結果适荣、運動仿真結果现柠、物料清單、布管文檔弛矛、表達視圖等輸出成多種格式的文件够吩，以供生產(chǎn)、供應丈氓、加工周循、焊接、裝配万俗、外協(xié)等不同部門和單位使用鱼鼓。Inventor提供了幾十種不同的輸出格式，基本囊括了用戶所需要的所有文件格式木冈，為不同單位半摔、不同部門之間的溝通和交流提供了強有力的保障。

4應用體會

采用Inventor設計的履帶式平板運輸車完全應用軟件平臺的各種功能和工具演易，脫離了純二維的平面設計思路脏偏，顯著提高設計的準確性和效率，三維模型的結構受力分析與模型實現(xiàn)聯(lián)動坝偶，可快速校核設計的可行性掺胖，二維出圖與模型聯(lián)動冲雾，對因工藝性產(chǎn)生的設計問題可較早地發(fā)現(xiàn)并解決。距離AU“大師匯”召開

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